JPH0322468B2 - - Google Patents
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Description
イ 技術分野
本発明は多数の細長い囲い込まれた通路を有す
るシート部材及びそのようなシート部材を形成す
る方法に関する。 ロ 背景技術 細長い囲い込まれた通路を有する製品を提供す
るため過去において様々な方法が開発されてい
る。そのような通路は例えば流体を循環させるた
めに有用である。そのような製品は、個々別々の
多数の管を相互に結合させるか或いは共通の支持
構造物に結合させて組立てられていた。さらに、
多数の通路を形成すべく材料の中実ブロツクに孔
を機械加工することもできる。しかし、そのよう
な構造は製作に高費用を要し、しかも非常に小さ
い及び／又は密接した間隔で配置された細長い多
数の通路を有する構造にすることが困難である。 所望形状を有する製品を製作するためのマンド
レルとして知られる原型の上に物質を電着するこ
とは従来から知られている。凹所または溝を有す
るマンドレルの上に電着すると囲い込まれた空洞
が生ずることも認められている。即ち、電着工程
中における電位の傾きの局部的変動によつて、電
着物質はコーナー、突起またはマンドレルの形状
が鋭く変化するその他の部分の付近でより急速に
生成する。もし、マンドレルの凹所の表面上に蓄
積させ続けると、凹所の各側面上の電着物質は凹
所の中間点において出会つて即ち“架橋”してし
まい、電着物質の以後の蓄積に対し凹所の内部を
遮蔽する。かくして囲い込まれた空洞が形成され
るが、この空洞は本発明以前には生産された製品
の欠陥として一般に認識されていたものである。 ハ 発明の開示 本発明は多数の囲い込まれた細長い通路を有
し、向い合つた主表面を備えているシート部材を
提供する。多数の細長い囲い込まれた電鋳通路は
当該シート部材を貫いて前記向い合つた主表面間
に延在している。これら通路は予め決定された横
断面形状を有する。 ここに開示される、前記シート部材を形成する
方法は、基底部分及びそれから突出する多数の細
長い隆起部分を有するマンドレルを設ける工程を
有する。前記隆起部分は導電面と、基底部分の上
方に隔置された細長いエツジとを有する。また、
隆起部分はそれらの間に多数の細長い溝を画成す
る。導電物質が前記導電面上に電着され、その場
合、導電物質は溝の内面を画成する表面上におけ
るよりも速い電着速度で隆起部分のエツジ上に電
着され、遂に導電物質は隆起部分の間を横切つて
架橋するに至りそれにより溝の中心部分を囲い込
んで前記シート部材を形成する。シート部材はベ
ース層と、多数の細長い突出部分であつておのお
のがベース層から溝内に延びそして細長い囲い込
まれた通路を備えている前記突出部分とを有す
る。 一実施例において、前記方法はマンドレルをシ
ート部材から分離する工程を更に有する。 さらに別の実施例であつてシート部材の突出部
分がベース層の上方に隔置された細長いエツジを
有しそして突出部分がそれらの間に細長い溝を画
成している実施例においては、前記方法は突出部
分の導電面上に導電物質を電着する工程であつて
導電物質が溝の内面を画成する面上におけるより
も速い電着速度で突出部分のエツジ上に電着さ
れ、遂に導電物質が突出部分間を横切つて架橋す
るに至り、それにより、溝の中心部分を囲い込ん
でシート部材内に追加の細長い囲い込まれた通路
を形成する工程を更に有する。 かくして、迅速に且つ低費用を以て形成される
多数の細長い囲い込まれた通路が延在しておりそ
して特に極度に小さい横断面積と予め決定された
形状とを有する通路を形成するようにされたシー
ト部材が提供される。既に言及されたように、電
着法は電鋳された製品内に囲い込まれた空洞を結
果的に生成することは既に知られていた。しか
し、そのような囲い込まれた空洞が予め決定され
た形状を有する細長い囲い込まれた通路の形態で
意図的に形成され得ることは本発明以前において
は予想されていなかつた。 本発明は諸図面において同一参照番号が同一部
分を表示する添付図面を参照しつつさらに詳細に
以下説明される。 ニ 実施例 まず第１図及び第２図を参照すると、本発明に
よるシート部材を製造する方法において使用する
ためのマンドレル１０が図示される。マンドレル
１０は基底部分１２及び多数の細長い隆起部分１
４を有する。隆起部分１４は基底部分１２から隔
置されたエツジ１５を有し、そして隣接する隆起
部分１４の各対はそれらの間に細長い溝１６を画
成する。隆起部分１４は基底部分１２に対し角度
αを成して傾斜されたテーパ面１８を有する。各
隆起部分１４の頂は基底部分１２に対し概ね平行
な面２０を有する。マンドレル１０はニツケルま
たは真鍮のごとき導電材料から形成され、または
代替的に、導電性コーテイングまたは層を外面に
有する非導電材料から形成される。例えば、シリ
コーンゴムのごとき可塑性または可撓性材料が、
本発明においてマンドレルとして使用するため
に、少なくとも隆起部分１４に導電材料を備える
ようにすることもできる。本発明の図示実施例に
おいては、各隆起部分はそれらの寸法と形状とに
おいて実質的に同一でありそしてさらにマンドレ
ル１０の基底部分１２上において互いに平行且つ
一様に配置される。しかし、第１図に示されるよ
うに、１対の隆起部分２２，２４はその他の隆起
部分１４に対して横断方向に指向され、後でより
詳細に説明されるように、点２６において隆起部
分１４と交差する。 本発明によるシート部材は電着法によりマンド
レルを使用して形成される。本発明のために、用
語“電着”は“電解めつき”及び“無電解めつ
き”（これらは環元に使用される電子の給源に関
して主に異なる）の双方を含む。好適電解めつき
実施例においては、電子は直流電源のごとき外部
給源から供給され、一方、無電解めつき法におい
ては、電子はめつき溶液中の化学的環元剤によつ
て内部的に供給される。 好ましくは、マンドレル１０の隆起部分１４の
少なくとも表面は、該表面を室温で重クロム酸カ
リウムの２％蒸留水溶液と接触させることによつ
て不動態化される。次いで、マンドレル１０は蒸
留水で洗浄される。前記マンドレルの隆起部分１
４の表面の不動態化は、電鋳された製品のマンド
レル１０からの取外しを容易にする薄い酸化物コ
ーテイングを提供する点で望ましい。前に述べた
ようにマンドレルに導電性コーテイングが備えら
れており、後で述べるように導電層がマンドレル
から電鋳製品へ移されそれによりマンドレルから
の完成製品の取外しが容易にされる場合には、マ
ンドレルの隆起部分の表面を不動態化することは
不必要である。さらに、ここに説明されるよう
に、製造されたシート部材をマンドレルに永久的
に固着することが望まれる場合にも不動態化は不
必要である。 次いで、マンドレル１０はその表面に対する物
質の電着のために望まれる時間にわたつてめつき
浴中に浸漬される。任意の適切な電着物質、例え
ばニツケル、銅またはそれらの合金、が使用され
得る。 本発明の一実施例において、前記めつき浴はス
ルフアミン酸ニツケル［Ni 11.98 ｇ／ｌ（16
oz／gal）］、臭化ニツケル［0.37g／ｌ（0.5oz／
gal）］及び硼酸［3.0g／ｌ（4.0oz／gal）］の蒸留
水溶液であつて1.375−1.40の比重を有する溶液
から成る。陽極はＳ−ニツケルのペレツトの形態
で設けられる。これらペレツトは前記めつき浴中
に浸漬されそしてポリプロピレン織物陽極バスケ
ツトバツグ内に収容されたチタンバスケツト内に
担持される。 好ましくはマンドレル１０は、その均一のめつ
きを保証するため、前記めつき浴内で周期的に逆
転される回転方向に５−10rpmを以てマンドレル
の回転軸線に対して垂直の軸線の回りに回転され
る。前記めつき浴の温度は120゜に、そしてその
pHは3.8−4.0に維持される。通常、作動中に前記
めつき浴のpHは上昇する。従つて、pHはスルフ
アミン酸の追加によつて周期的に調節される。蒸
発損失は所望比重を維持するように蒸留水の追加
によつて補償される。前記めつき浴は例えば５ミ
クロン濾過器によつて連続的に濾過される。ポン
プの濾過された吐出流体は新鮮なニツケルイオン
を提供すべくマンドレルに向けられるのが好まし
い。 マンドレル上におけるニツケルの電着は供給さ
れる直流電流の関数であり、0.0254mm／時
（0.001in／時）のニツケルが215.3A／m2［20A／
ft2（＝ASF）］の平均電流密度で平坦面上に電着
される。しかし、既述のごとく、電着物質３０
は、第３図−第５図に連続的に図示されるように
隆起部分１４のエツジ１５のごときマンドレルの
形状が鋭く変化する部分の付近で、より速い電着
速度で蓄積する傾向を有する。より大きい電位の
傾き従つてその結果生じるより大きい電界がエツ
ジ１５に存在し、それにより、溝１６の内側部分
の平坦面におけるよりも、例えば３２においてよ
り速い電着速度で物質の電着が生じる。最終的
に、マンドレル１０の隆起部分１４の両エツジ１
５に電着された物質は、隣接する隆起部分間を
“架橋”して溝１６の中心部分を電着物質内に包
囲する。かくして、電着物質によつて包囲された
空洞は電界から遮断され、従つてそれ以上の電着
はもはや生じない。電着物質の接続部３４は“ニ
ツト”ラインと呼ばれる。かようにして形成され
たボデーは一体でありそして溝造的に単一であ
る。電着物質によつて包囲された空洞は、マンド
レル１０上に形成されたシート部材を貫いて延び
る細長い囲い込まれた通路３６を画成する。通路
３６の各々はマンドレルの形状、製品を構成する
のに使用される材料及びなかんずく電着速度によ
つて決定される寸法、形状及び横断面積を有す
る。電着中の電流密度が高くなればなるほど、そ
れに応じて溝はより迅速に包囲され、そして通路
の平均横断面積はより大きくなる。言うまでもな
く、平均電流密度は完全に中実のシート部材が生
産されないように十分でなくてはならない。無電
解めつきの実施例においても、同様に比較的速い
電着速度が形状の鋭く変化した部分の付近で認め
られた。これは増大された表面積或いは減損を誘
因とするめつき溶液の非均一の影響により生じる
と思われる。 図示実施例において、マンドレル１０の隆起部
分１４は対向するテーパ面１８を有しそして形成
された通路３６は概ね矩形の横断面形状を有す
る。比較的小さい割れ目３５が接続部３４即ちニ
ツトラインの形成の痕として通路３６の少し上方
に延在する。 次に再び第１図を参照すると、マンドレル１０
は点２６において隆起部分１４と交差する２個の
隆起部分２２，２４を有する。このような形状は
２６において交差する通路３６を有するシート部
材を形成することが理解されるであろう。 マンドレル１０上における物質の電着は、通路
３６の形成後、通路の上に所望の厚さを有するベ
ース層４０が得られるまで続行される。物質の十
分な電着と通路３６の囲い込みの後、マンドレル
１０はめつき浴から取り出される。本発明の一実
施例において、前記シート部材３８は第６図に示
されるようにマンドレルから分離される。あるい
はまた、シート部材は通路の形成後もマンドレル
に付着したままにされ得る。また、シート部材３
８のベース層４０は第５図に示されるように平面
３９を形成すべく研削されるか、さもなければ修
正されることが望まれることもある。シート部材
３８はテーパ面４４と頂部４６を有してベース層
４０から延びる多数の突出部分４２を有してい
る。 各突出部分４２はマンドレル１０の溝１６の複
製（replica）でありそして通路３６の一つを有
する。さらに、シート部材３８の突出部分４２は
ベース層４０から隔置されたエツジ４３を有しそ
して突出部分４２の相隣接する各対はそれらの間
に多数の溝４８を画成する。 もし希望されるならば、前記シート部材３８の
突出部分４２は、参考までのここに組み入れられ
る“互いに噛合するフアスナー”を発明の名称と
して1986年９月に出願された同時系属米国特許出
願第904358号に説明されるごとく機能するように
構成され得る。この実施例においては、突出部分
４２はおのおのそれが少なくとも１個の対応する
突出部分に対して接触せしめられるとき該対応突
出部分と噛合するとともに少なくとも部分的に相
互接触側面の摩擦特性の故にそれに対して固着す
るようにテーパを形成するのに十分な角度でベー
ス層４０に対して傾斜された少なくとも一つの側
面を有する。さらに、シート部材３８の突出部分
４２は、後で説明されるように、通路を通つて循
環する流体からの熱を放散または運搬するのに利
用され得る。 しかし、多くの用途において、前記シート部材
３８に更なる通路を形成することが望ましい。そ
のような場合、シート部材は第７図−第９図に示
されるように、第１シート部分３８ａに一体的に
結合される相補形の第２シート部分３８ｂを生成
させるためのマンドレルを構成する第１シート部
分３８ａとして使用される。本発明の方法は、従
つて、これを達成するための更なる工程を有し得
る。第１シート部分３８ａの外面は例えばスルフ
アミン酸溶液を用いて洗浄することによつて活性
化されるのが好ましい。前記第１シート部分３８
ａの外面の活性化は、酸化物またはその他の汚染
物を第１シート部分３８ａの外面から除去するこ
とによつて該外面に対する追加物質の結合を容易
にするために望ましい。次いで、第１シート部分
３８ａは既に説明されたようにめつき浴中に浸漬
される。次いで第１シート部分３８ａと実質的に
同一の第２シート部分３８ｂが、そのベース層の
突出部分に多数の細長い囲い込まれた通路が形成
され従つて第１及び第２シート部分の突出部分が
交互嵌合されて境界５２において結合された状態
で形成される。第２シート部分３８ｂの材料は第
１シート部分３８ａ上に直接電着されるから、第
１及び第２シート部分は多数の細長い囲い込まれ
た通路を有する一体シート部材を形成する。しか
し、もし希望されるならば、第２シート部分３８
ｂはシート部材を機械的に強化するように通路を
有さない中実部材として形成されてもよい。 物質の電着速度は前記通路の寸法及び形状を変
更するように制御され得る。例えば、第７図には
430.6A／m2［40A／ft2（＝ASF）］の平均電流密
度が適用されて形成されたシート部材が示され
る。このようにして形成される囲い込まれた通路
の平均横断面積は、1.2×10-4cm2（1.8×10-5in2）
と測定された。第８図は861.1A／m2（80ASF）
の平均電流密度が適用されて形成されたシート部
材を示し、その平均測定通路横断面積は2.5×
10-4cm2（4.0×10-5in2）であつた。第９図は
1722.3A／m2（160ASF）の平均電流密度が適用
されて形成されたシート部材を示しており、その
平均測定通路横断面積は3.4×10-4cm2（5.2×
10-5in2）であつた。 第１０図は本発明の代替実施例を示しており、
この実施例においてはマンドレル１０′は負の角
度βで傾斜したテーパ面１８′とエツジ１５′とを
有する隆起部分１４′を含んでいる。くり抜かれ
た隆起部分１４′はマンドレルが容易に取外され
るようにシリコーンゴムのごとき可撓材料、また
は取外しに際してシート部材を破損せずに破壊さ
れ得る材料から構成されることを必要とする。第
１０図に示されるマンドレル１０′は概ね三角形
の形状を有する通路３６′を形成する。第５図の
場合と同様に、シート部材の露出面３９′は研削
されるか、さもなければ便利と考えられる態様に
修正され得る。 言うまでもなく、物質の電着速度と、シート部
材を形成するのに使用されるマンドレルの隆起部
分の形状とによつて決定される任意の所望横断面
形状を有する通路が形成されたシート部材を製造
することは本発明の範囲内に含まれる。例えば、
マンドレルの隆起部分の側面は基底部分に対して
垂直にされ得る。シート部材が任意の所望寸法の
横断面積を備えた細長い囲い込まれた電鋳通路を
有することも本発明の特徴及び利点の一つであ
る。任意の所望厚さのシート部材を製造すること
もできる。さらに、支持構造物（図示せず）の形
状に緊密に合致し得るように自在に撓むシート部
材を形成することもできる。 本発明のシート部材は多数の通路を通つての流
体の循環に使用される場合は特に有利である。本
発明に関連して、用語“循環”は流体の運搬、混
合または調節を含んでいる。例えば、流体循環は
シート部材に隣接するかまたは接触する物体また
は区域への、または、それからの熱伝達目的に使
用され得る。 下掲表１は熱伝達目的に使用される流体の循環
に使用される本発明に従つて形成されたシート部
材に対して実施された一連の試験の結果を示して
いる。シート部材は2.54cm／2.54cm（1in×1in）
の大きさと、0.084cm（0.033in）の厚さを有した。
前記シート部材は162個の通路を有し、各通路は
3.4×10-4cm2（5.2×10-5in2）と4.5×10-4cm2（6.9×
10-5in2）との間の横断面積を有した。 1.0cm（0.4″）×1.5cm（0.6″）の面積と0.05cm
（0.020″）の厚さとを有するシリコンウエーハー
が、厚さ0.012cm（0.005″）のインジウム半田層に
よつてシート部材の一面に半田付けされた。前記
シリコンウエーハーはその一横縁に沿つて中心決
めされた。 試験において、電力は下記表１の右縦欄に示さ
れるようにシリコンウエーハー供給された。フロ
リナート４３（Fluorinert 43：米国ミネソタ州
セントポール市ミネソタマイニング＆マニユフア
クチユアリング社発売の弗素系化学薬品）がシリ
コンウエーハーから熱を伝導排除するためにシー
ト部材の通路を通して循環された。供給電力の漸
増に伴う熱伝達効率が“△チツプ対流体／℃”な
る縦欄に表示されている。
るシート部材及びそのようなシート部材を形成す
る方法に関する。 ロ 背景技術 細長い囲い込まれた通路を有する製品を提供す
るため過去において様々な方法が開発されてい
る。そのような通路は例えば流体を循環させるた
めに有用である。そのような製品は、個々別々の
多数の管を相互に結合させるか或いは共通の支持
構造物に結合させて組立てられていた。さらに、
多数の通路を形成すべく材料の中実ブロツクに孔
を機械加工することもできる。しかし、そのよう
な構造は製作に高費用を要し、しかも非常に小さ
い及び／又は密接した間隔で配置された細長い多
数の通路を有する構造にすることが困難である。 所望形状を有する製品を製作するためのマンド
レルとして知られる原型の上に物質を電着するこ
とは従来から知られている。凹所または溝を有す
るマンドレルの上に電着すると囲い込まれた空洞
が生ずることも認められている。即ち、電着工程
中における電位の傾きの局部的変動によつて、電
着物質はコーナー、突起またはマンドレルの形状
が鋭く変化するその他の部分の付近でより急速に
生成する。もし、マンドレルの凹所の表面上に蓄
積させ続けると、凹所の各側面上の電着物質は凹
所の中間点において出会つて即ち“架橋”してし
まい、電着物質の以後の蓄積に対し凹所の内部を
遮蔽する。かくして囲い込まれた空洞が形成され
るが、この空洞は本発明以前には生産された製品
の欠陥として一般に認識されていたものである。 ハ 発明の開示 本発明は多数の囲い込まれた細長い通路を有
し、向い合つた主表面を備えているシート部材を
提供する。多数の細長い囲い込まれた電鋳通路は
当該シート部材を貫いて前記向い合つた主表面間
に延在している。これら通路は予め決定された横
断面形状を有する。 ここに開示される、前記シート部材を形成する
方法は、基底部分及びそれから突出する多数の細
長い隆起部分を有するマンドレルを設ける工程を
有する。前記隆起部分は導電面と、基底部分の上
方に隔置された細長いエツジとを有する。また、
隆起部分はそれらの間に多数の細長い溝を画成す
る。導電物質が前記導電面上に電着され、その場
合、導電物質は溝の内面を画成する表面上におけ
るよりも速い電着速度で隆起部分のエツジ上に電
着され、遂に導電物質は隆起部分の間を横切つて
架橋するに至りそれにより溝の中心部分を囲い込
んで前記シート部材を形成する。シート部材はベ
ース層と、多数の細長い突出部分であつておのお
のがベース層から溝内に延びそして細長い囲い込
まれた通路を備えている前記突出部分とを有す
る。 一実施例において、前記方法はマンドレルをシ
ート部材から分離する工程を更に有する。 さらに別の実施例であつてシート部材の突出部
分がベース層の上方に隔置された細長いエツジを
有しそして突出部分がそれらの間に細長い溝を画
成している実施例においては、前記方法は突出部
分の導電面上に導電物質を電着する工程であつて
導電物質が溝の内面を画成する面上におけるより
も速い電着速度で突出部分のエツジ上に電着さ
れ、遂に導電物質が突出部分間を横切つて架橋す
るに至り、それにより、溝の中心部分を囲い込ん
でシート部材内に追加の細長い囲い込まれた通路
を形成する工程を更に有する。 かくして、迅速に且つ低費用を以て形成される
多数の細長い囲い込まれた通路が延在しておりそ
して特に極度に小さい横断面積と予め決定された
形状とを有する通路を形成するようにされたシー
ト部材が提供される。既に言及されたように、電
着法は電鋳された製品内に囲い込まれた空洞を結
果的に生成することは既に知られていた。しか
し、そのような囲い込まれた空洞が予め決定され
た形状を有する細長い囲い込まれた通路の形態で
意図的に形成され得ることは本発明以前において
は予想されていなかつた。 本発明は諸図面において同一参照番号が同一部
分を表示する添付図面を参照しつつさらに詳細に
以下説明される。 ニ 実施例 まず第１図及び第２図を参照すると、本発明に
よるシート部材を製造する方法において使用する
ためのマンドレル１０が図示される。マンドレル
１０は基底部分１２及び多数の細長い隆起部分１
４を有する。隆起部分１４は基底部分１２から隔
置されたエツジ１５を有し、そして隣接する隆起
部分１４の各対はそれらの間に細長い溝１６を画
成する。隆起部分１４は基底部分１２に対し角度
αを成して傾斜されたテーパ面１８を有する。各
隆起部分１４の頂は基底部分１２に対し概ね平行
な面２０を有する。マンドレル１０はニツケルま
たは真鍮のごとき導電材料から形成され、または
代替的に、導電性コーテイングまたは層を外面に
有する非導電材料から形成される。例えば、シリ
コーンゴムのごとき可塑性または可撓性材料が、
本発明においてマンドレルとして使用するため
に、少なくとも隆起部分１４に導電材料を備える
ようにすることもできる。本発明の図示実施例に
おいては、各隆起部分はそれらの寸法と形状とに
おいて実質的に同一でありそしてさらにマンドレ
ル１０の基底部分１２上において互いに平行且つ
一様に配置される。しかし、第１図に示されるよ
うに、１対の隆起部分２２，２４はその他の隆起
部分１４に対して横断方向に指向され、後でより
詳細に説明されるように、点２６において隆起部
分１４と交差する。 本発明によるシート部材は電着法によりマンド
レルを使用して形成される。本発明のために、用
語“電着”は“電解めつき”及び“無電解めつ
き”（これらは環元に使用される電子の給源に関
して主に異なる）の双方を含む。好適電解めつき
実施例においては、電子は直流電源のごとき外部
給源から供給され、一方、無電解めつき法におい
ては、電子はめつき溶液中の化学的環元剤によつ
て内部的に供給される。 好ましくは、マンドレル１０の隆起部分１４の
少なくとも表面は、該表面を室温で重クロム酸カ
リウムの２％蒸留水溶液と接触させることによつ
て不動態化される。次いで、マンドレル１０は蒸
留水で洗浄される。前記マンドレルの隆起部分１
４の表面の不動態化は、電鋳された製品のマンド
レル１０からの取外しを容易にする薄い酸化物コ
ーテイングを提供する点で望ましい。前に述べた
ようにマンドレルに導電性コーテイングが備えら
れており、後で述べるように導電層がマンドレル
から電鋳製品へ移されそれによりマンドレルから
の完成製品の取外しが容易にされる場合には、マ
ンドレルの隆起部分の表面を不動態化することは
不必要である。さらに、ここに説明されるよう
に、製造されたシート部材をマンドレルに永久的
に固着することが望まれる場合にも不動態化は不
必要である。 次いで、マンドレル１０はその表面に対する物
質の電着のために望まれる時間にわたつてめつき
浴中に浸漬される。任意の適切な電着物質、例え
ばニツケル、銅またはそれらの合金、が使用され
得る。 本発明の一実施例において、前記めつき浴はス
ルフアミン酸ニツケル［Ni 11.98 ｇ／ｌ（16
oz／gal）］、臭化ニツケル［0.37g／ｌ（0.5oz／
gal）］及び硼酸［3.0g／ｌ（4.0oz／gal）］の蒸留
水溶液であつて1.375−1.40の比重を有する溶液
から成る。陽極はＳ−ニツケルのペレツトの形態
で設けられる。これらペレツトは前記めつき浴中
に浸漬されそしてポリプロピレン織物陽極バスケ
ツトバツグ内に収容されたチタンバスケツト内に
担持される。 好ましくはマンドレル１０は、その均一のめつ
きを保証するため、前記めつき浴内で周期的に逆
転される回転方向に５−10rpmを以てマンドレル
の回転軸線に対して垂直の軸線の回りに回転され
る。前記めつき浴の温度は120゜に、そしてその
pHは3.8−4.0に維持される。通常、作動中に前記
めつき浴のpHは上昇する。従つて、pHはスルフ
アミン酸の追加によつて周期的に調節される。蒸
発損失は所望比重を維持するように蒸留水の追加
によつて補償される。前記めつき浴は例えば５ミ
クロン濾過器によつて連続的に濾過される。ポン
プの濾過された吐出流体は新鮮なニツケルイオン
を提供すべくマンドレルに向けられるのが好まし
い。 マンドレル上におけるニツケルの電着は供給さ
れる直流電流の関数であり、0.0254mm／時
（0.001in／時）のニツケルが215.3A／m2［20A／
ft2（＝ASF）］の平均電流密度で平坦面上に電着
される。しかし、既述のごとく、電着物質３０
は、第３図−第５図に連続的に図示されるように
隆起部分１４のエツジ１５のごときマンドレルの
形状が鋭く変化する部分の付近で、より速い電着
速度で蓄積する傾向を有する。より大きい電位の
傾き従つてその結果生じるより大きい電界がエツ
ジ１５に存在し、それにより、溝１６の内側部分
の平坦面におけるよりも、例えば３２においてよ
り速い電着速度で物質の電着が生じる。最終的
に、マンドレル１０の隆起部分１４の両エツジ１
５に電着された物質は、隣接する隆起部分間を
“架橋”して溝１６の中心部分を電着物質内に包
囲する。かくして、電着物質によつて包囲された
空洞は電界から遮断され、従つてそれ以上の電着
はもはや生じない。電着物質の接続部３４は“ニ
ツト”ラインと呼ばれる。かようにして形成され
たボデーは一体でありそして溝造的に単一であ
る。電着物質によつて包囲された空洞は、マンド
レル１０上に形成されたシート部材を貫いて延び
る細長い囲い込まれた通路３６を画成する。通路
３６の各々はマンドレルの形状、製品を構成する
のに使用される材料及びなかんずく電着速度によ
つて決定される寸法、形状及び横断面積を有す
る。電着中の電流密度が高くなればなるほど、そ
れに応じて溝はより迅速に包囲され、そして通路
の平均横断面積はより大きくなる。言うまでもな
く、平均電流密度は完全に中実のシート部材が生
産されないように十分でなくてはならない。無電
解めつきの実施例においても、同様に比較的速い
電着速度が形状の鋭く変化した部分の付近で認め
られた。これは増大された表面積或いは減損を誘
因とするめつき溶液の非均一の影響により生じる
と思われる。 図示実施例において、マンドレル１０の隆起部
分１４は対向するテーパ面１８を有しそして形成
された通路３６は概ね矩形の横断面形状を有す
る。比較的小さい割れ目３５が接続部３４即ちニ
ツトラインの形成の痕として通路３６の少し上方
に延在する。 次に再び第１図を参照すると、マンドレル１０
は点２６において隆起部分１４と交差する２個の
隆起部分２２，２４を有する。このような形状は
２６において交差する通路３６を有するシート部
材を形成することが理解されるであろう。 マンドレル１０上における物質の電着は、通路
３６の形成後、通路の上に所望の厚さを有するベ
ース層４０が得られるまで続行される。物質の十
分な電着と通路３６の囲い込みの後、マンドレル
１０はめつき浴から取り出される。本発明の一実
施例において、前記シート部材３８は第６図に示
されるようにマンドレルから分離される。あるい
はまた、シート部材は通路の形成後もマンドレル
に付着したままにされ得る。また、シート部材３
８のベース層４０は第５図に示されるように平面
３９を形成すべく研削されるか、さもなければ修
正されることが望まれることもある。シート部材
３８はテーパ面４４と頂部４６を有してベース層
４０から延びる多数の突出部分４２を有してい
る。 各突出部分４２はマンドレル１０の溝１６の複
製（replica）でありそして通路３６の一つを有
する。さらに、シート部材３８の突出部分４２は
ベース層４０から隔置されたエツジ４３を有しそ
して突出部分４２の相隣接する各対はそれらの間
に多数の溝４８を画成する。 もし希望されるならば、前記シート部材３８の
突出部分４２は、参考までのここに組み入れられ
る“互いに噛合するフアスナー”を発明の名称と
して1986年９月に出願された同時系属米国特許出
願第904358号に説明されるごとく機能するように
構成され得る。この実施例においては、突出部分
４２はおのおのそれが少なくとも１個の対応する
突出部分に対して接触せしめられるとき該対応突
出部分と噛合するとともに少なくとも部分的に相
互接触側面の摩擦特性の故にそれに対して固着す
るようにテーパを形成するのに十分な角度でベー
ス層４０に対して傾斜された少なくとも一つの側
面を有する。さらに、シート部材３８の突出部分
４２は、後で説明されるように、通路を通つて循
環する流体からの熱を放散または運搬するのに利
用され得る。 しかし、多くの用途において、前記シート部材
３８に更なる通路を形成することが望ましい。そ
のような場合、シート部材は第７図−第９図に示
されるように、第１シート部分３８ａに一体的に
結合される相補形の第２シート部分３８ｂを生成
させるためのマンドレルを構成する第１シート部
分３８ａとして使用される。本発明の方法は、従
つて、これを達成するための更なる工程を有し得
る。第１シート部分３８ａの外面は例えばスルフ
アミン酸溶液を用いて洗浄することによつて活性
化されるのが好ましい。前記第１シート部分３８
ａの外面の活性化は、酸化物またはその他の汚染
物を第１シート部分３８ａの外面から除去するこ
とによつて該外面に対する追加物質の結合を容易
にするために望ましい。次いで、第１シート部分
３８ａは既に説明されたようにめつき浴中に浸漬
される。次いで第１シート部分３８ａと実質的に
同一の第２シート部分３８ｂが、そのベース層の
突出部分に多数の細長い囲い込まれた通路が形成
され従つて第１及び第２シート部分の突出部分が
交互嵌合されて境界５２において結合された状態
で形成される。第２シート部分３８ｂの材料は第
１シート部分３８ａ上に直接電着されるから、第
１及び第２シート部分は多数の細長い囲い込まれ
た通路を有する一体シート部材を形成する。しか
し、もし希望されるならば、第２シート部分３８
ｂはシート部材を機械的に強化するように通路を
有さない中実部材として形成されてもよい。 物質の電着速度は前記通路の寸法及び形状を変
更するように制御され得る。例えば、第７図には
430.6A／m2［40A／ft2（＝ASF）］の平均電流密
度が適用されて形成されたシート部材が示され
る。このようにして形成される囲い込まれた通路
の平均横断面積は、1.2×10-4cm2（1.8×10-5in2）
と測定された。第８図は861.1A／m2（80ASF）
の平均電流密度が適用されて形成されたシート部
材を示し、その平均測定通路横断面積は2.5×
10-4cm2（4.0×10-5in2）であつた。第９図は
1722.3A／m2（160ASF）の平均電流密度が適用
されて形成されたシート部材を示しており、その
平均測定通路横断面積は3.4×10-4cm2（5.2×
10-5in2）であつた。 第１０図は本発明の代替実施例を示しており、
この実施例においてはマンドレル１０′は負の角
度βで傾斜したテーパ面１８′とエツジ１５′とを
有する隆起部分１４′を含んでいる。くり抜かれ
た隆起部分１４′はマンドレルが容易に取外され
るようにシリコーンゴムのごとき可撓材料、また
は取外しに際してシート部材を破損せずに破壊さ
れ得る材料から構成されることを必要とする。第
１０図に示されるマンドレル１０′は概ね三角形
の形状を有する通路３６′を形成する。第５図の
場合と同様に、シート部材の露出面３９′は研削
されるか、さもなければ便利と考えられる態様に
修正され得る。 言うまでもなく、物質の電着速度と、シート部
材を形成するのに使用されるマンドレルの隆起部
分の形状とによつて決定される任意の所望横断面
形状を有する通路が形成されたシート部材を製造
することは本発明の範囲内に含まれる。例えば、
マンドレルの隆起部分の側面は基底部分に対して
垂直にされ得る。シート部材が任意の所望寸法の
横断面積を備えた細長い囲い込まれた電鋳通路を
有することも本発明の特徴及び利点の一つであ
る。任意の所望厚さのシート部材を製造すること
もできる。さらに、支持構造物（図示せず）の形
状に緊密に合致し得るように自在に撓むシート部
材を形成することもできる。 本発明のシート部材は多数の通路を通つての流
体の循環に使用される場合は特に有利である。本
発明に関連して、用語“循環”は流体の運搬、混
合または調節を含んでいる。例えば、流体循環は
シート部材に隣接するかまたは接触する物体また
は区域への、または、それからの熱伝達目的に使
用され得る。 下掲表１は熱伝達目的に使用される流体の循環
に使用される本発明に従つて形成されたシート部
材に対して実施された一連の試験の結果を示して
いる。シート部材は2.54cm／2.54cm（1in×1in）
の大きさと、0.084cm（0.033in）の厚さを有した。
前記シート部材は162個の通路を有し、各通路は
3.4×10-4cm2（5.2×10-5in2）と4.5×10-4cm2（6.9×
10-5in2）との間の横断面積を有した。 1.0cm（0.4″）×1.5cm（0.6″）の面積と0.05cm
（0.020″）の厚さとを有するシリコンウエーハー
が、厚さ0.012cm（0.005″）のインジウム半田層に
よつてシート部材の一面に半田付けされた。前記
シリコンウエーハーはその一横縁に沿つて中心決
めされた。 試験において、電力は下記表１の右縦欄に示さ
れるようにシリコンウエーハー供給された。フロ
リナート４３（Fluorinert 43：米国ミネソタ州
セントポール市ミネソタマイニング＆マニユフア
クチユアリング社発売の弗素系化学薬品）がシリ
コンウエーハーから熱を伝導排除するためにシー
ト部材の通路を通して循環された。供給電力の漸
増に伴う熱伝達効率が“△チツプ対流体／℃”な
る縦欄に表示されている。
【表】
図示されていないが、本発明のシート部材３８
は非平行または非直線である多数の通路を有する
ものとして形成され得る。これら通路の深さ、傾
斜角度及び相互間隔は所望に従つて様々に決定さ
れ得、そして横断面積は通路の長さ全体にわたつ
て異なり得る。例えば、通路を通つての流体の循
環が熱伝達目的のためであるならば、熱伝達用流
体をより効率的に運搬するために通路をシート部
材内において一点または複数点に集中配置するこ
ともできる。もし所望されるならば、互いに異な
る物質及び互いに異なる電着速度を用いて第１及
び第２シート部分を形成することもできる。 本発明は、以上にその複数の実施例を参照して
説明された。説明された実施例において、本発明
の範囲から逸脱せずに多くの変更がなされ得るこ
とは当業者には明らかであろう。従つて、本発明
の範囲はここに説明された構造物に限定さるべき
ではなく、特許請求の範囲の文言によつて説明さ
れる構造物及びこれら構造物の同等物とによつて
のみ制限さるべきである。
は非平行または非直線である多数の通路を有する
ものとして形成され得る。これら通路の深さ、傾
斜角度及び相互間隔は所望に従つて様々に決定さ
れ得、そして横断面積は通路の長さ全体にわたつ
て異なり得る。例えば、通路を通つての流体の循
環が熱伝達目的のためであるならば、熱伝達用流
体をより効率的に運搬するために通路をシート部
材内において一点または複数点に集中配置するこ
ともできる。もし所望されるならば、互いに異な
る物質及び互いに異なる電着速度を用いて第１及
び第２シート部分を形成することもできる。 本発明は、以上にその複数の実施例を参照して
説明された。説明された実施例において、本発明
の範囲から逸脱せずに多くの変更がなされ得るこ
とは当業者には明らかであろう。従つて、本発明
の範囲はここに説明された構造物に限定さるべき
ではなく、特許請求の範囲の文言によつて説明さ
れる構造物及びこれら構造物の同等物とによつて
のみ制限さるべきである。
第１図は本発明によるシート部材の形成におい
て使用するための多数の細長い隆起部分を有する
マンドレルの斜視図、第２図は第１図の平面２−
２に沿うマンドレルの部分の横断面図、第３図は
導電物質が表面に部分的に電着された第２図のマ
ンドレルの横断面図、第４図は更に導電物質がマ
ンドレル上に追加電着された第３図のマンドレル
の横断面図、第５図はマンドレルの溝を囲い込む
ように更に導電物質がマンドレル上に追加電着さ
れた第４図のマンドレルの横断面図、第６図は流
体を循環させるための本発明によるシート部材の
横断面における金属組織の顕微鏡写真、第７図は
430.6A／m2（40A／ft2）の電流密度で電鋳され、
そしてその通路が互いに0.270mm（0.0107″）離さ
れそして0.320mm（0.0129″）の深さを有するシー
ト部材の横断面における金属組織の顕微鏡写真、
第８図は861.1A／m2（80A／ft2）の電流密度で
電鋳された流体を循環させるための第７図のそれ
と同様のシート部材の横断面における金属組織の
顕微鏡写真、第９図は1722.3A／m2（160A／ft2）
の電流密度で電鋳された流体を循環させるための
第７図のそれと同様のシート部材の横断面におけ
る金属組織の顕微鏡写真、第１０図はマンドレル
の基底部分に対して負の角度で傾斜された側面を
備えた隆起部分を有する第１図のマンドレルの代
替実施例の横断面図である。 １０……マンドレル、１２……基底部分、１４
……隆起部分、１５……エツジ、１６……溝、３
６……通路、３８……シート部材、３９……平坦
面、４０……ベース層、４２……突出部分、４３
……エツジ、４８……溝、５２……境界、３８ａ
……第１シート部分、３８ｂ……第２シート部
分。
て使用するための多数の細長い隆起部分を有する
マンドレルの斜視図、第２図は第１図の平面２−
２に沿うマンドレルの部分の横断面図、第３図は
導電物質が表面に部分的に電着された第２図のマ
ンドレルの横断面図、第４図は更に導電物質がマ
ンドレル上に追加電着された第３図のマンドレル
の横断面図、第５図はマンドレルの溝を囲い込む
ように更に導電物質がマンドレル上に追加電着さ
れた第４図のマンドレルの横断面図、第６図は流
体を循環させるための本発明によるシート部材の
横断面における金属組織の顕微鏡写真、第７図は
430.6A／m2（40A／ft2）の電流密度で電鋳され、
そしてその通路が互いに0.270mm（0.0107″）離さ
れそして0.320mm（0.0129″）の深さを有するシー
ト部材の横断面における金属組織の顕微鏡写真、
第８図は861.1A／m2（80A／ft2）の電流密度で
電鋳された流体を循環させるための第７図のそれ
と同様のシート部材の横断面における金属組織の
顕微鏡写真、第９図は1722.3A／m2（160A／ft2）
の電流密度で電鋳された流体を循環させるための
第７図のそれと同様のシート部材の横断面におけ
る金属組織の顕微鏡写真、第１０図はマンドレル
の基底部分に対して負の角度で傾斜された側面を
備えた隆起部分を有する第１図のマンドレルの代
替実施例の横断面図である。 １０……マンドレル、１２……基底部分、１４
……隆起部分、１５……エツジ、１６……溝、３
６……通路、３８……シート部材、３９……平坦
面、４０……ベース層、４２……突出部分、４３
……エツジ、４８……溝、５２……境界、３８ａ
……第１シート部分、３８ｂ……第２シート部
分。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 多数の通路３６を有するシート部材３８を形
成する方法において、 (a) 基底部分１２と、該基底部分から突出する多
数の細長い隆起部分１４であつて前記基底部分
１２の上方に隔置された細長いエツジ１５を有
し該隆起部分間に細長い溝１６を画成すると共
に導電面を有する前記隆起部分１４とを備えて
いるマンドレル１０を設ける工程、及び (b) 前記導電面上に導電物質を電着する工程であ
つて、導電物質が前記溝１６の内面を画成する
表面上におけるよりも速い電着速度で前記隆起
部分１４のエツジ１５上に電着され、遂に導電
物質が前記隆起部分１４の間を横切つて架橋す
るに至りそれにより前記溝１６の中心部分を囲
い込んで、ベース層４０と、多数の細長い突出
部分４２にしておのおのが前記ベース層４０か
ら前記各溝１６内に延びそしておのおのが細長
い囲い込まれた通路３６を備えている前記突出
部分４２とを有するシート部材３８を形成する
電着工程、 を有することを特徴とする多数の通路３６を有す
るシート部材３８を形成する方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、 (c) 前記マンドレル１０を前記シート部材３８か
ら分離する工程を更に有することを特徴とする
方法。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の方法にして、前
記シート部材３８の前記突出部分４２が前記ベー
ス層４０の上方に隔置された細長いエツジ４３を
有し、そして前記突出部分４２がそれらの間に細
長い溝４８を画成している方法において、(d)前記
突出部分４２の導電面上に導電物質を電着する工
程であつて、導電物質が前記溝４８の内面を画成
する面上におけるよりも速い電着速度で前記突出
部分４２の前記エツジ４３上に電着され、遂に導
電物質が前記突出部分４２間を横切つて架橋する
に至り、それにより、前記溝４８の中心部分を囲
い込んで前記シート部材３８内に追加の細長い囲
い込まれた通路を形成する電着工程を更に有する
ことを特徴とする方法。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
前記工程(b)に先立つて前記マンドレル１０の前記
細長い隆起部分１４の表面を不動態化する工程を
更に有することを特徴とする方法。 ５ 特許請求の範囲第３項記載の方法において、
前記工程(d)に先立つて前記第１のシート部分３８
ａの第１の主表面を不動態化する工程を更に有す
ることを特徴とする方法。 ６ 流体を循環させるための製品において、(a)向
い合つた主表面を有するシート部材３８と、(b)多
数の細長い囲い込まれた電鋳通路３６であつて、
該通路のおのおのを通る流体の循環のために前記
向い合つた主表面間で前記シート部材３８を通つ
て延びそして予め決定された横断面形状を備えて
いる前記通路３６とを有することを特徴とする流
体を循環させるための製品。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の製品において、
前記通路３６の各隣接する対が、前記シート部材
３８を通つて延びる波形の境界５２において結合
されていることを特徴とする製品。 ８ 特許請求の範囲第６項記載の製品において、
前記シート部材３８の前記主表面の一つが、おの
おの前記通路の一つを含んでいる複数の突出部分
４２を有することを特徴とする製品。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US157914 | 1980-06-09 | ||
| US07/157,914 US4871623A (en) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | Sheet-member containing a plurality of elongated enclosed electrodeposited channels and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0222490A JPH0222490A (ja) | 1990-01-25 |
| JPH0322468B2 true JPH0322468B2 (ja) | 1991-03-26 |
Family
ID=22565867
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1038130A Granted JPH0222490A (ja) | 1988-02-19 | 1989-02-17 | 多数の通路を有するシート部材を形成する方法及び該シート部材 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4871623A (ja) |
| EP (1) | EP0329340B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0222490A (ja) |
| KR (1) | KR960015547B1 (ja) |
| CA (1) | CA1337184C (ja) |
| DE (1) | DE68923105T2 (ja) |
| ES (1) | ES2073431T3 (ja) |
| HK (1) | HK167296A (ja) |
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